化学选修4第二章第三节平衡常数第二课时.ppt

化学平衡常数化学平衡常数二、平衡常数的数学表达式及单位：二、平衡常数的数学表达式及单位： K =一、化学平衡常数定义：一、化学平衡常数定义：在在一定温度下一定温度下，当一个可逆反应达到化学平衡时，，当一个可逆反应达到化学平衡时，生成物生成物浓度幂之积浓度幂之积与反应物与反应物浓度幂之积浓度幂之积的比值是的比值是一个一个常数常数，这个常数就是化学平衡常数，这个常数就是化学平衡常数 对于一般的可逆反应对于一般的可逆反应mA(g)+nB(g) pC(g)+qD(g) 浓度的单位为浓度的单位为molmol··L L-1 -1 ，，在应用中，Ｋ作为在应用中，Ｋ作为一个量纲，一个量纲，常常不写单位常常不写单位cp (C) ·cq(D) cm (A)·cn(B)平衡常数的单位？练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式：练习：试写出下列反应的浓度平衡常数的数学表达式： 2SO2(g)+O2(g) 2SO3(g) C(s)+H2O(g) CO(g)+H2(g)催化剂催化剂注意：注意：反应中的固体不列入平衡常数的表达式中！反应中的固体不列入平衡常数的表达式中！那纯液体呢？如那纯液体呢？如H2O?三、书写平衡常数关系式的规则三、书写平衡常数关系式的规则1. 1. 如果反应中有如果反应中有固体和纯液体固体和纯液体参加，它们的浓参加，它们的浓度不写在平衡关系式中。

度不写在平衡关系式中 CaCO3(s) CaO(s)+CO2(g)CO2(g)+H2(g) CO(g)+H2O(l) K=c(CO2)K=啊啊c(CO)c(CO2) ·c(H2) 稀溶液中进行的反应，如有水参稀溶液中进行的反应，如有水参加，水的浓度也不必写在平衡关系加，水的浓度也不必写在平衡关系式中，如：式中，如：Cr2O72-+H2O2CrO42-+2H+　　　　　　K=c(Cr2O72-)c2(CrO42-) · c2(H+)2、同一化学反应，可以用不同的化学反、同一化学反应，可以用不同的化学反应式来表示，每个化学方程式都有自己应式来表示，每个化学方程式都有自己的平衡常数关系式及相应的平衡常数的平衡常数关系式及相应的平衡常数例：例：N2O4（（g）） 　　2NO2（（g）） 1/2N2O4（（g）） NO2（（g）） 2NO2（（g）） 　　 N2O4（（g）） K1 = c2 (NO2) /c(N2O4)K2 = c(NO2)/c(N2O4)1/2K3 = c(N2O4)/c2 (NO2) K2、、K3 与与K1有有什么什么关系关系？？例例1（（1））2NO (g) + O2 (g) 2NO2 (g) K1 （（2））2NO2(g) N2O4 (g) K2 3. 3. 多重平衡规则多重平衡规则 总反应式是由若干方程式总反应式是由若干方程式相加相加( (减减) )得得到的，则总反应的平衡常数等于分步反应到的，则总反应的平衡常数等于分步反应的平衡常数之的平衡常数之乘积乘积( (商商) )2NO (g) +O2(g) N2O4 (g) = K1  K2K3例例2: （（1））C (s) + CO2(g) 2CO(g) K1 （（2）） C (s) + H2O (g) CO (g) + H2 (g) K2（（3）） CO (g) +H2O (g) CO2(g) + H2(g) K3K1= K2/K3求求K1与与K2，，K3的关系式：的关系式：三维设计Ｐ３４,３ 平衡常数的数值大小可以平衡常数的数值大小可以判断反应进行的判断反应进行的程度程度，估计反应的，估计反应的可能性可能性。

因为平衡状态是反因为平衡状态是反应进行的最大限度应进行的最大限度 四、平衡常数的意义四、平衡常数的意义1、、平衡常数平衡常数K K值的大小，可推断反应进行的程度值的大小，可推断反应进行的程度K值越大，值越大，表示反应表示反应进行的程度越大，进行的程度越大，反应物的反应物的转化率转化率越大；越大；K值越小，值越小，表示反应表示反应进行的程度越小，进行的程度越小，反应物反应物的的转化率越小转化率越小2、、反应的平衡常数与反应可能进行的程度反应的平衡常数与反应可能进行的程度一般来说，一般来说，反应的平衡常数反应的平衡常数K≥105，，认为认为正反应进行得较完全；正反应进行得较完全；K ≤10-5则认为这个反应的则认为这个反应的正反应很难进行正反应很难进行(逆反应较完逆反应较完全）　　　　3、、平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一平衡常数数值的大小，只能大致告诉我们一个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，个可逆反应的正向反应所进行的最大程度，并不能并不能预示反应达到平衡所需要的时间预示反应达到平衡所需要的时间如：如：2SO2(g)+O2===2SO3(g)　　　　298K时时K很大很大K=1026，但由于速度太慢，常温，但由于速度太慢，常温时，几乎不发生反应。

时，几乎不发生反应　　　　4、、平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该平衡常数数值极小的反应，说明正反应在该条件下不可能进行，条件下不可能进行，如如:N2+O22NO　　　　K=10-31(298K)所以常温下用此反应固定氮气是所以常温下用此反应固定氮气是不可能的因此没有必要在该条件下进行实验，以不可能的因此没有必要在该条件下进行实验，以免浪费人力物力或者改变条件使反应在新的条件免浪费人力物力或者改变条件使反应在新的条件下进行比较好一些下进行比较好一些例：在某温度下，可逆反应：例：在某温度下，可逆反应： mAmA( (g)g)+ +nB(gnB(g) ) pC(gpC(g) + ) + qD(gqD(g) ) 的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是的平衡常数为Ｋ，下列说法正确的是A. KA. K越大，达到平衡时，反应进行的程度越大．越大，达到平衡时，反应进行的程度越大．B. KB. K越小，达到平衡时，反应物的转化率越大．越小，达到平衡时，反应物的转化率越大．C. KC. K随反应物浓度改变而改变．随反应物浓度改变而改变．D. KD. K随温度改变而改变．随温度改变而改变．AD5、K值与化学反应热效应的关系ⅠⅠ、若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为吸热反应、若升高温度，Ｋ值增大，则正反应为吸热反应ⅡⅡ、若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为放热反应、若升高温度，Ｋ值减小，则正反应为放热反应T↑ →平衡向正反应方向移动平衡向正反应方向移动 →C(NO2) ↑C(N2O2) ↓→K↑K↓T↓ →平衡向逆反应方向移动平衡向逆反应方向移动 →C(NO2) ↓C(N2O2) ↑→总总结结t/℃℃515253550K1 100841680533409三维设计Ｐ三维设计Ｐ336、K值与化学平衡移动方向的关系 对于可逆反应，在一定温度下的任意时刻，反应物对于可逆反应，在一定温度下的任意时刻，反应物的浓度和生成物的浓度之间有如下关系：的浓度和生成物的浓度之间有如下关系： Qc：：对应反应的对应反应的浓度商浓度商ⅠⅠ、、Qc ＜＜ K：：ⅡⅡ、、Qc = K：：ⅢⅢ、、Qc ＞＞ K：：反应向正反应方向进行反应向正反应方向进行反应处于平衡状态反应处于平衡状态反应向逆反应方向进行反应向逆反应方向进行.. 例题例题:高炉炼铁中发生的反应有高炉炼铁中发生的反应有:--->三维设计Ｐ三维设计Ｐ110,7 FeO(s)+CO(g) Fe(s)+CO2(g); △△H < 0(1)该反应的浓度平衡常数表达式该反应的浓度平衡常数表达式K =_________;(2)已知已知1100℃时时,K =0.263.温度升高温度升高,化学平衡移化学平衡移动后达到新的平衡动后达到新的平衡,平衡常数平衡常数K ________(填填增大增大,减小或不变减小或不变).(3) 1100℃时时,测得高炉中测得高炉中c(CO2)=0.025mol/L,c(CO)=0.1mol/L,在这种情在这种情况下况下,该反应是否处于平衡状态该反应是否处于平衡状态________(填填是或是或否否),此时反应速率是此时反应速率是v正正________v逆逆(填填 >, <, =).减小减小否否＞＞五、与平衡常数有关的计算五、与平衡常数有关的计算(1)(1)已知初始浓度和平衡浓度，求平衡常数和平衡转化率已知初始浓度和平衡浓度，求平衡常数和平衡转化率例例1:1:在某温度下在某温度下, ,将将H H2 2和和I I2 2各各0.10mol0.10mol的气态混合的气态混合物充入物充入10L10L的密闭容器中的密闭容器中, ,充分反应充分反应, ,达到平衡后达到平衡后, ,测得测得C(HC(H2 2)=0.0080mol/L.)=0.0080mol/L.(1)(1)求该反应的平衡常数求该反应的平衡常数(2)(2)在上述温度下在上述温度下, ,该容器中若通入该容器中若通入H H2 2和和I I2 2蒸汽各蒸汽各 0.20mol.0.20mol.试求达到化学平衡状态时各物质的浓度试求达到化学平衡状态时各物质的浓度. .(2)(2)已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率已知平衡常数和初始浓度求平衡浓度及转化率例例2:在密闭容器中在密闭容器中,将将2.0molCO与与10molH2O混合加热到混合加热到800℃℃,达到下列平衡达到下列平衡: CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) K=1.0 求求CO转化为转化为CO2的转化率的转化率.注意：必须是用平衡时，注意：必须是用平衡时，各物质的浓度来进行计算各物质的浓度来进行计算解解: :设达到平衡时设达到平衡时COCO转化为转化为COCO2 2的物质的量为的物质的量为x,Vx,V为容器容积为容器容积 CO(g)+H2O(g) ≒≒CO2(g)+H2(g)起始浓度起始浓度: :2.0V10V0V0V2.0V平衡浓度平衡浓度: :2.0V10-xVxVxV2.0-xVK=c(CO2)c(H2)C(CO)C(H2O)=1.0X=1.66CO转化为转化为CO2的转化率为的转化率为83%.答答:略略答案：答案：B课后作业课后作业1、已知一氧化碳与水蒸气的反应为、已知一氧化碳与水蒸气的反应为CO + H2O(g) CO2 + H2催化剂催化剂高温高温在在427℃℃时的平衡常数是时的平衡常数是9.4。

如果反应开始时，一氧化碳和水如果反应开始时，一氧化碳和水蒸气的浓度都是蒸气的浓度都是0.01mol/L，计算一氧化碳在此反应条件下的转，计算一氧化碳在此反应条件下的转化率解解: :设设COCO的消耗浓度为的消耗浓度为x xCO + H2O(g) CO2 + H2催化剂催化剂高温高温起始浓度起始浓度: 0.01 0.01 0 0 平衡时浓度平衡时浓度:0.01-x 0.01-x x x:0.01-x 0.01-x x xK=C(CO2) ·C(H2)C(CO) ·C(H2O)=x2(0.01-x)2=9.4X=0.00754COCO的转化率为的转化率为0.00754/0.010.00754/0.01××100%=75.4%100%=75.4%答答:略略 练习练习2：对于反应：对于反应2SO2(g)+ O2(g) 2SO3(g) ,若若在一定温度下，将初始浓度为在一定温度下，将初始浓度为0.4mol/L的的SO2(g)和和1.0mol /L的的O2(g)混合注入一密闭容器中，当达到平衡混合注入一密闭容器中，当达到平衡状态时，测得容器中状态时，测得容器中SO2(g)的转化率为的转化率为80%,试求在该试求在该温度下温度下（（1）此反应的平衡常数。

此反应的平衡常数2）求）求SO2(g)、、O2(g)、、 SO3(g)的平衡浓度的平衡浓度解：由题意可得：解：由题意可得： 2SO2(g) + O2 (g) ≒≒ 2SO3(g)起始浓度起始浓度: 0.4 1.0 0 转化浓度转化浓度:0.4 :0.4 x 80％ 平衡时浓度平衡时浓度:0.08 0.84 0.32:0.08 0.84 0.32 0.16 0.32 0.16 0.32K=C(SO3)2C(SO2)2 C(O2 )=19答答:略略2、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：、现有一定温度下的密闭容器中存在如下反应：2SO2+O2 2SO3已已知知C(SO2)始始=0.4mol/L，，C(O2)始始=1mol/L经经测测定定该该反反应应在在该该温温度度下下的的平平衡衡常常数数K≈19，，试试判断，判断，（（1））当当SO2转转化化率率为为50％％时时，，该该反反应应是是否否达达到到平衡状态，若未达到，哪个方向进行？平衡状态，若未达到，哪个方向进行？（（2））达达平平衡衡状状态态时时，， SO2的的转转化化率率应应为为多多少少？？练习练习3:在在2L的容器中充入的容器中充入 1mol CO和和 1mol H2O(g),发生反应：发生反应：CO(g)+H2O(g) CO2(g)+H2(g) 800℃℃时反应达平衡时反应达平衡,若若k=1.求：求：（（1））CO的平衡浓度和转化率。

的平衡浓度和转化率2）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 2mol H2O(g)，， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少3）若温度不变，上容器中充入）若温度不变，上容器中充入 的是的是1mol CO和和 4mol H2O(g)，， CO和和H2O(g),的平衡浓度和转化率是的平衡浓度和转化率是多少4）若温度不变，要使）若温度不变，要使CO的转化率达到的转化率达到90%，在题，在题干的条件下还要充入干的条件下还要充入 H2O(g) 物质的量为多少物质的量为多少。